经常使用 铝合金阳极氧化膜检测尺度 阐发

1 铝阳极氧化膜机能 的国际尺度 现况

近二十年来，跟着 铝合金外观处置惩罚 手艺 的扩大 与前进，质量节制 尺度 的内容和检测方式 也随之拓展和晋升。国际尺度 化组织按照工艺、情况 和机能 成长 的新情势 ，周全 考查 、集中研究并实时 点窜 与更了旧版国际尺度 。我国铝外观处置惩罚 膜层的质量尺度 和检测方式 ，在强年夜 的铝外观处置惩罚 工业根蒂根基 的后台下，不息接轨国际尺度 和先辈 工业国度 尺度 ，今朝 已 到达 国际先辈 程度 [1]。本陈诉从研究比来 5年多国际尺度 化组织ISO会议的文件动身 ，连系 列入 ISO会议的现实 感触感染 ，在介绍国际尺度 修订和内容转变 的根蒂根基 上，对 一些新的存眷 点和新观念做出手艺 申明 ，而且 尽量 连系 我国工业实践和我国尺度 内容，谨供国内同业 参考。

有关铝阳极氧化膜机能 检测的国际尺度 今朝 有22项，近些年 来ISO已 着手周全 修订1980年月 前后的旧版铝外观处置惩罚 膜层质量国际尺度 ，个中 20项已 在2021-2021年间修订完成并正式公布 ，2项尚在修订或评论辩论 当中 。这两项尺度 是ISO 7583-1986“铝及铝合金阳极氧化—辞汇 ”，和ISO 8125TR-1984“铝及铝合金阳极氧化—着色阳极氧化膜的色彩 与色差的测定”，个中 ISO 7583-1986新版将以“术语和界说 ”从头定名 取代 “辞汇 ”。而ISO 8125 TR-1984今朝 未见修订稿，也没有修订的工作企图，主要问题估量 还与阳极氧化膜色彩 的仪器定量测定的不肯定 性有关。

今朝 正在斟酌 修订或增订的尺度 ，除 ISO 7583-1986“术语和界说 ”之外，另外还有2项新尺度 正在研究和制订 当中 。这两项尺度 是ISO/DIS 28340“铝的复合膜—在阳极氧化铝上电泳涂漆的复合膜总规范”（此尺度 名称以正式公布 为准），和 ISO/PWI TS 16688“测定铝涂层机能 实验 方式 的选择指南”。前者已 由中日两国申请，并经太长 达数年的ISO会议的研究、评论辩论 已 获得经由过程 ，克日 行将 公布 。后者由英国负责草拟 ，鉴于中国具有多种铝合金外观处置惩罚 膜的工业实践根蒂根基 ，已 在2021年ISO德国柏林会议提出中国尺度 的草案，遭到 会议的正视 亲睦 评[7，8]。另外还有2项ISO研究陈诉正在研究和评论辩论 核实当中 ，它们是ISO/TR 16689:1993“在人造光与污染气体下着色阳极氧化膜耐候性的快速实验 ”和 ISO/TR 11728:2021取代 磷铬酸封孔质量实验 的研究-相干 性评定，前者系修订尺度 ，后者为新制订 尺度 ，公布 今后 可以替换 ISO 3210:2021(1983)。

为了读者便利查阅，下面列出铝阳极氧化膜机能 检测国际尺度 的相干 信息（包孕 国际尺度 号，公布 年份(括号内为旧版尺度 年分)及尺度 名称）。

(1)ISO 2085:2021(1976)铝及铝合金阳极氧化-薄膜接连性测定-硫酸铜法

(2)ISO 2106:2021(1982)铝及铝合金阳极氧化-单元 面积阳极氧化膜质量测定-重量法

(3)ISO 2128:2021(1976)铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜厚度测定-分光束显微镜无损检测

(4)ISO 2135:2021(1987)铝及铝合金阳极氧化-着色阳极氧化膜耐光性的人造光加快 实验

(5)ISO 2143:2021(1981)铝及铝合金阳极氧化- 阳极氧化膜封孔后吸附力下降 的估量 -酸处置惩罚 后的染班实验

(6)ISO 2376:2021(1972)铝及铝合金阳极氧化-击穿电压丈量 评定绝缘性

(7)ISO 2931:2021(1981)铝及铝合金阳极氧化-阻抗或导纳法评定阳极氧化膜的封孔质量

(8)ISO 3210:2021(1983)铝及铝合金阳极氧化-磷铬酸溶液浸渍后的质量损掉 评定阳极氧化膜的封孔质量

(9)ISO 3211:2021(1983)铝及铝合金阳极氧化-变形实验 评定阳极氧化膜的抗开裂性

(10)ISO 6581:2021(1980)铝及铝合金阳极氧化-着色阳极氧化膜耐紫外光和热的相对经久 性测定

(11)ISO 6719:2021(1986)铝及铝合金阳极氧化-积分球仪测定铝外观的反射特征

(12)ISO 7583:1986 铝及铝合金阳极氧化-辞汇

(13)ISO 7599:2021(1983)铝及铝合金阳极氧化-铝阳极氧化膜总规范

(14)ISO 7668: 2021(1986)铝及铝合金阳极氧化-在20度,45度,60度和85度角度下丈量 镜面反射性和镜面光泽度

(15)ISO 7759:2021(1983) 铝及铝合金阳极氧化-角度仪或遮光角度仪丈量 铝的反射特征

(16)ISO/TR8125:1984铝及铝合金阳极氧化-着色阳极氧化膜的色彩 和色差的测定

(17)ISO 8251:2021(1987)铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜的耐磨性丈量

(该尺度 已纳入磨擦 轮,喷磨和落砂三项耐磨耗性实验 )

(18)ISO 8993:2021(1989) 铝及铝合金阳极氧化-评定点侵蚀 的定级系统-图表法

(19)ISO 8994:2021(1989) 铝及铝合金阳极氧化-评定点侵蚀 的定级系统-栅格法

(20)ISO 10074:2021(1994)铝及铝合金阳极氧化-铝及铝合金硬质阳极氧化膜规范

(21)ISO 10215:2021(1992) 铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜图象 清楚 度目视测定-调标法

(22)ISO 10216:2021(1992) 铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜图象 清楚 度仪器测定-仪器法

(23)ISO/TR 16689:1993铝及铝合金阳极氧化-在人造光与污染气体下着色阳极氧化膜耐候性的快速实验

(24)ISO/TR 11728:2021铝及铝合金阳极氧化-取代 磷铬酸实验 的研究-相干 性评定

下面就国际尺度 中几个比力存眷 的问题进行申明 ，它们是（1）阳极氧化电泳涂漆复合膜；（2）封孔质量检测的无铬实验 方式 ；（3）耐碱性的电化学测试手艺 及其运用 ；（4）耐磨性测试方式 。在手艺 介绍和申明 中，作者揭晓的评述只是作者的观点，谨供年夜 家参考并进展 提出定见 以臻完美 。

2 ISO已 接管 铝及铝合金阳极氧化电泳涂漆复合膜国际尺度

通太长 达6年的工作，中日两国配合 申请的铝及铝合金阳极氧化电泳涂漆复合膜总规范，根基 获得ISO经由过程 并行将 公布 。在某种意义上可以认为建筑用铝合金电泳涂漆复合膜获得 了国际确认，由于今朝 欧洲较少采用阳极氧化电泳涂漆复合膜，是以 该尺度 将为复合膜在欧洲甚至 全球 的推行 使用奠基 了根蒂根基 。

从我国对 铝合金各类 外观处置惩罚 膜的机能 实验 效果 ，数据有力解释复合膜的综合机能 比力抱负，其现场服役寿命也获得 一定 亲睦 评。相对 静电喷涂涂层而言，阳极氧化膜上的电泳涂漆膜的厚度平均 ，而且可以依照 膜厚要求切确节制 。另外 由于遭到 电屏障 的影响较小，有机聚合物膜可以平均 涂布在全部 阳极氧化膜的外观之上。美国的一项研究甚至认为，阳极氧化电泳涂漆复合膜使用机能 可以与氟碳喷涂膜比美。然则 今朝 电泳涂漆膜年夜 部份 是亮光 的透明膜，经由过程 亮光 透明电泳涂漆膜可能放年夜 原外观的瑕疵，是以 复合膜对 铝合金基体(特别 是基体的外观状况 )的要求显着 提高。从情况 的角度阐发，电泳涂漆处置惩罚 躲避 了静电喷涂前化学转化处置惩罚 中的六价铬污染的困扰，更避免了静电液相喷涂工艺中挥发性有机溶剂对年夜 气的严重污染。为此可以预感 ，跟着 铝合金外观膜层机能 要求的提高和情况 护卫律例 的晋升，和 复合膜新国际尺度 的公布 ，铝合金阳极氧化电泳涂漆复合膜的建筑用处 和市场规模将会扩年夜 。

国际尺度 复合膜总规范与以往中国和日本复合膜的尺度 比力，有以下几个特点值得留意 ：

（1）国际尺度 对 复合膜分级没有依照 以往膜厚而是依照 机能 水等分 类，这表现 了在包管 使用机能 要求条件 下节能节材的思绪 。例如依照 耐盐雾侵蚀 性CASS实验 120h（或AASS1500），120h（或AASS1500），72h（或AASS1000）及24h耐侵蚀 指数到达 RN9.5分成4级。或 依照 氙灯照耀 耐候性实验 4000h，2000h，1000h和350h的保光率到达 75%以上而且 没有粉化和显著色差，将复合膜分类为4级。这类 分类方式 显着 有别于以往的日本工业尺度 和我国国度 尺度 的以膜厚作为分级的原则。

（2） 国际尺度 已 保举 结合 侵蚀 的经久 性，增补 原本的 单项耐侵蚀 实验 或耐候实验 的效果 ，可以较精确而快速地判定 实验 效果 和使用效果，而且 可以作为复合膜分级的的根蒂根基 。其具体实验 进程 保举 为UV（荧光紫外）实验 /AASS（乙酸盐雾）实验 （即240h/1500h，240h/1500h，240h/1000h），或 UV实验 +CASS实验 （即240h/120h，240h/120h，240h/72h），依照 括号内实验 法式 到达 耐侵蚀 指数为RN9.0以上，将复合膜分类为3级。上述三种实验 效果 的分级都基于机能 分类而没有依照 传统的膜厚分类，这是值得留意 的动向。

（3）国际尺度 对 复合膜中的阳极氧化膜厚度划定 为5 μm（局部膜厚不得低于80%）以上，此厚度显着 低于我国尺度 划定 的10μm和日来源根基 尺度 划定 的9μm的要求。听说 日本已 采纳新划定 (未经企业查询拜访 核实)，而我国今朝 并未跟进。

（4）国际尺度 划定 喷磨实验 和落砂实验 （以往落砂实验 只在日本工业尺度 中保举 ，国际尺度 没有落砂实验 方式 ）的效果 均作为复合膜耐磨耗机能 的根据 ，即新国际尺度 采用 并承认 了落砂实验 方式 。两种尝试方式 的验收指标见下表所示。

实验 方式

落砂实验 /s

喷磨实验 /s

验收指标

620 或更长时候

35 或更长时候

（5）国际尺度 明白 划定 附着性需要考核 常温划格附着性和滚水 浸渍后的外观和划格实验 附着性，其验收指标见下表所示。滚水 附着性是在滚水 实验 后再划格搜检 ，也有尺度 先划格再进行滚水 浸渍，两种查验方式 另有 分歧 的评价。

划格实验

滚水 浸渍后的划格实验

附着性

外观

附着性

25/25

有用 面上没有起皱、裂纹及显着 的色彩 转变

25/25

（6）国际尺度 的加快 耐候性明白 划定 以氙灯照耀 或碳弧灯照耀 耐候性实验 作为实验 方式 ，经由 规按时候 实验 后外观不得有显着 的色彩 转变 和粉化产生 ，光泽连结 率应到达 75%以上。鉴于较多国度 选择氙灯照耀 ，中方曾 建议以氙灯照耀 作为仲裁方式 ，然则 终究 稿上并未表现 。

3 新的封孔质量无铬检测实验 方式 经由过程 实验 研究已 有一些结论。虽然 今朝 还不完美 ，鉴于情况 斟酌 无铬实验 替换 磷铬酸实验 的标的目的已 确立

尽人皆知 ，磷铬酸的封孔质量实验 中存在六价铬的污染，鉴于国际上对 六价铬的节制 更加 严酷，ISO斟酌 替换 磷铬酸实验 的新的封孔质量无铬实验 方式 。ISO已 提出替换 磷铬酸封孔实验 丈量 各类 无铬封孔质量实验 ，并比力了实验 效果 。无铬封孔质量实验 包孕 SA方式 （硫酸实验 ），导纳方式 ，染斑法，还包孕 已被废除 的ISO 2932的AASA方式 （乙酸-乙酸钠实验 ）。2021年柏林会议Qualanod提出磷酸法取代 磷铬酸法查验封孔质量可能比力现实可行，日本试图经由过程 电位法丈量 耐碱性来评定阳极氧化膜的封孔质量，然则 今朝 还缺少多方面实验 数据的支持 。本文按照会议前后 供应 的陈诉，分两部份 论述 替换 实验 的效果 ，3-1比较 无铬SA法和AASA法与CPA法对 分歧 封孔工艺的检测效果 ，请见下表所示。3-2论述 磷酸实验 的检测效果 ，电位法耐碱实验 将在本文4中申明 。

3-1 AASA法和SA法与CPA法对分歧 封孔工艺的检测效果

热封孔

镍基冷封孔

镍基中温封孔

无镍中温封孔

CPA法

封孔利害 之间的差异 比力显着

轻易 实现30mg/dm2

·建议封孔时候 选在掉 重约10-15 mg/dm2规模

封孔时候 与封孔利害 之间的差异 不显着

掉 重与温度关系显着 ，轻易 实现30mg/dm2

pH与封孔利害 无显着 分歧

·建议封孔时候 选在掉 重约10 mg/dm2规模

掉 重与封孔时候 分歧 比力显着

临盆 线试样的掉 重约为100 mg/dm2

·建议封孔时候 选在掉 重约50 mg/dm2规模

封孔时候 1min/?m与3 min/?m之间掉 重差异 显著

·建议封孔时候 选在掉 重约5 mg/dm2规模

AASA法

封孔时候 1-3 min/?m之间掉 重差异 小

轻易 实现20mg/dm2（即使染斑1级）

·建议封孔时候 在掉 重约为5 mg/dm2规模

近似CPA法的效果

封孔利害 的封孔时候 差异 不太显着 ，掉 重低（约10 mg/dm2）

掉 重与封孔温度关系差异 显着 （轻易 实现20mg/dm2）

封孔利害 尝试规模内的pH无显着 差异

·建议封孔时候 在掉 重约为10 mg/dm2规模

增重而不是掉 重

增重而不是掉 重

SA法

封孔利害 （如时候 1与3 min/?m）的掉 重差异 年夜

·建议封孔时候 选在掉 重约15-20 mg/dm2规模

封孔利害 的时候 差异 不太显着

封孔利害 与温度转变 不显着

封孔利害 与尝试规模的pH转变 无显着 差异

·建议封孔时候 在掉 重约为30-40 mg/dm2规模

侵蚀 过于严重，阳极氧化膜完全去除

封孔时候 1-3 min/?m之间掉 重差异 显著

·建议封孔时候 在掉 重约为100mg/dm2规模(即显著高于热封孔和冷封孔)

从上表尝试效果 阐发，虽然还没有获得 一种方式 可以周全 取代 磷铬酸实验 ，然则 看待 分歧 封孔工艺方式 ，或许 只能划分采用分歧 的替换 实验 方式 比力公道 ，ISO/WD TR 16689按照尝试数据得出以下结论：

（1）在上述三种封孔质量实验 方式 的效果 比较 中，乙酸-乙酸钠（AASA）法和硫酸（SA）法，都不合适 周全 替换 磷铬酸实验 （CPA），由于 三种封孔质量实验 对 分歧 封孔工艺的反应很是分歧 。

（2）即就是 CPA实验 ，实验 的反应也随封孔工艺而异。当采纳热封孔和镍基冷封孔时，实验 效果 解释相当轻易 到达 指标（30 mg/dm2），镍基中温封孔的临盆 线试样的检测效果 显著年夜 于100 mg/dm2（此效果 可能与我国的实践有收支 ）。而对 无镍中温封孔，CPA实验 不适于查验，由于 实验 效果 很低或只需要很短的封孔时候 。

（3）在热封孔或无镍中温封孔时，SA实验 可能替换 CPA实验 ，然则 验收指标可能随封孔方式 而转变 ，不克不及 硬性划定 为30 mg/dm2。

（4）AASA实验 在检测镍基冷封孔中可以替换 CPA实验 。

（5）对 镍基中温封孔，没有一个实验 可以取代 CPA实验 。

以上都是从耐侵蚀 性角度反应 封孔阳极氧化膜质量的实验 方式 。从封孔阳极氧化膜抗污染性和阻抗值层面阐发，对 上述所有封孔工艺，导纳实验 都可以辨别 封孔效果 （含热封孔，冷封孔，含镍中温封孔和无镍中温封孔）的利害 ，即使 对 两种中温封孔（含镍或无镍）工艺，可能只需要批改 及格 指标。笔者认为，导纳实验 和染斑实验 依然 是可行的实验 方式 ，然则 导纳实验 在我国虽有尺度 ,然则 很少使用。而染斑实验 虽然也能够 判定 封孔质量，然则 缺少严酷的定量数据。为此，在新的替换 方式 确立之前，今朝 CPA依然 是主要 的而且是仲裁实验 方式 。

3-2 PA法（磷酸）的效果

磷铬酸实验 溶液中磷酸是侵蚀 成份 ，而铬酸起到延缓腐蝕的感化 。PA实验 与CPA实验 比力，就是缺少了缓蝕剂铬酸，其余条件完全不异。实验 法式 依照 ISO 3210方式 2进行,只是溶液成份 有转变 ,详见下表所示。可以预感 ，此实验 方式 应当 直接影响侵蚀 速度，PA实验 的效果 明显 会年夜 于CPA实验 。

方式

实验 溶液

溶液成份

温度/℃

时候 /min

CPA(按ISO3210)

磷铬酸

35mlPA+20gCA/L

38

15

PA

磷酸

35mlPA/L

38

15

Qualanod揭晓了葡萄牙学者对 替换 磷铬酸封孔质量实验 的详实 的研究陈诉。从各类 封孔工艺的PA与CPA的实验 效果 的比较 认为，PA法最有进展 替换 CPA法，成为无铬封孔质量实验 的有用 方式 。上述观点已 与英国同业 进行实验 室交换 ，并与Robin师长教师 获得 不异的定见 。实验 陈诉还指出从实验 掉 重数据的平均值阐发，PA实验 的质量损掉 30mg/dm2年夜 约响应 于CPA实验 的25mg/dm2，为此可以斟酌 在PA法封孔质量实验 中保持 验收指标为质量损掉 30mg/dm2。笔者认为，鉴于铬酸对铝金属和氧化膜的缓蚀感化 的差异，是以 需要进一步斟酌 试样外观的氧化膜所占的比例对 数据比较 的影响，这在考核 中空型材封孔质量时具有很显着 的现实 意义。

4 耐碱性的电化学测试手艺 及其运用

尽人皆知 ，铝阳极氧化膜是不耐碱侵蚀 的，是以 耐碱性实验 每每不作为常规的耐侵蚀 性查验项目,以往国际尺度 也没有此项指标[1p.113]。从日本工业尺度 JIS H 8681-1的耐碱性实验 ，包孕 滴碱实验 和电位差丈量 实验 两种方式 。滴碱实验 是日本尺度 保举 的最经常使用 的查验方式 ，但在此次ISO会议上，日本建议只采用电位丈量 法评定耐碱性，似有弃用滴碱法的意味。并用耐碱性尝试数据引向封孔质量，解释仿佛 可以评判阳极氧化膜的封孔质量，斟酌 作为无铬封孔质量实验 方式 的一种替换 方式 。下图是电位差丈量 法检测耐碱性实验 的装配 简图，实验 溶液建议为40g/L 或100g/L的NaOH。本文不斟酌 就实验 装配 和实验 法式 进行具体 申明 ，建议读者参考有关册本及尺度 。

日本的研究重点不但 考查 其耐碱的侵蚀 性，进展 还可以反应 封孔质量，为此供应 了阳极氧化膜厚度与耐碱性的关系，分歧 封孔工艺条件与耐碱性关系等实验 效果 。尝试证实 电位实验 法轻易 操作，肯定 终点明白 ，很快可以获得 实验 效果 ，数据反复 性好而且 不引发 情况 问题，比滴碱实验 法具有显着 长处 。日本研究认为有进展 作为无铬实验 方式 评价铝阳极氧化膜的机能 ，如耐侵蚀 机能 和封孔质量。固然 就今朝 的实验 效果 还不克不及 明白 创立评定封孔质量的尺度 ，日本正在进行各类 封孔条件和阳极氧化膜级其余 电位法测定耐碱性的比力和评定，耐碱性与经常使用 封孔质量实验 方式 相干 性的考核 ，而且 进一步改良电位实验 法的装配 。争夺 在来岁 提出新的电位法丈量 阳极氧化膜耐碱性尺度 的国际尺度 方案。

5 耐磨耗性测试方式 [6]

依照 国际尺度 铝阳极氧化膜的耐磨耗性实验 方式 现有落砂实验 ，喷磨实验 和和轮式磨损实验 （磨擦轮）三种方式 （之前 落砂实验 没有国际尺度 ，最新公布 的国际尺度 ISO 8251:2021已 包孕 上述三种方式 ）。有些欧美国度 还使用扭转 磨耗实验 方式 测定阳极氧化膜的耐磨耗性，即所谓的Taber实验 (我国也称泰氏实验 )，这现实 上也是一种平面磨耗实验 方式 。

ISO柏林会议引进了Clack实验 的介绍，这是M.Clack在1985年初次 揭晓的简单的查验方式 (“A simple abrasion test for control of quality of anodic film on aluminium alloys”,Trans.Institute metal Finishing, 62,70-73(1985))，请拜见 下图。英国阳极氧化协会在1989年已 采用Clack方式 作为尺度 ，即BS 6161-18。尔后 英国尺度 BS 3987：1991，QUALANOD和AAMA 611-98都前后 采用Clack实验 方式 。此实验 方式 我们无妨 称之为手磨实验 方式 ，实验 操作很是简单，比力合适 于企业质量节制 之用。对 硫酸阳极氧化膜而言，可采用玻璃磨擦纸依照 下图手动磨擦 阳极氧化膜，若是磨擦纸上留下白色陈迹 ，解释阳极氧化膜的耐磨性不如玻璃。为此起首 触及 到磨擦纸的尺度 化及其建造 的规范化，其次虽然操作其实不 复杂，而现实 评定也可能不那么 简单。鉴于实验 方式 轻易 操作，也不需要添置仪器装备 ，我国企业无妨 试行。今朝 我国尺度 还没有采用此方式 ，有关读者可以参阅上述有关资料和相干 尺度 。笔者认为此方式 操作简单便利，然则 效果 缺少 定量根据 ，对 明白 辨别 可能产生 争议，固然 作为企业的质量节制 实验 应当 没有问题的。